|
|
Parallel Implementation of Multireference Coupled Clusters Methods and Calculations on Large Systems
Brabec, Jiří ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Fišer, Jiří (oponent) ; Pitoňák, Michal (oponent)
Práce je rozdělena do několika částí. Nejdříve jsme implementovali paralelní kód BW- MRCCSD metody, který je založený na automaticky generovaném jednoreferenčním CC kódu z Tensor Contraction Engine (TCE). Následně jsme navrhli nové schéma nezávislé dvouúrovňové paralelizace, na jejímž základě jsme implementovali BW-MRCCSD a Mk-MRCCSD metody. Nový algoritmus využívá tzv. procesorových skupin, které mohou vykonávat části úloh navzájem nezávisle. V první úrovni paralelizace je řešení pro jednotlivé reference rozděleno mezi procesorové skupiny (reference-level parallelism), v druhé úrovni jsou pak úlohy dané reference distribuovány mezi procesy v odpovídající procesorové skupině (task-level parallelism). Testy škálování byly provedeny až na 24000 jádrech pro beta-karoten. Další část je věnována paralelním MRCC výpočtům, kde je zároveň demostrována využitelnost nové implementace na větších a chemicky zajímavých systémech. Poslední část práce se zabývá nově navrženou universal state-selective (USS) korekcí ke stavově specifickým MRCC metodám, její implementací a aplikací. Vlastnosti této korekce jsou ukázány na několika příkladech disociačních křivek a porovnány s FCI.
|
|
|
Explicitly Correlated Multireference Coupled-Cluster Study of Molecules and Cations with Diradical Character
Jungwirth, Jakub ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Fišer, Jiří (oponent)
Známá a teoreticky předpovídaná chemie helia zahrnuje mnoho kationtů skládajích se z malého množství atomů. I když některé z těchto sloučenin lze studovat experimentálně v plynné fázi, velká většina současných studií bývá podložena či provedena úplně pomocí výpočtů s vysokou teoreti- ckou úrovní. Cílem této práce je podat teoretický úvod do oblasti ab initio výpočetní kvantové chemie od základů (formulace úlohy teorie elektronové struktury, Born-Oppenheimerova aproxi- mace, Hartree-Fockova metoda) až po metody Brillouin-Wigner a Mukherjee Hilbert-space state- specific multireference coupled-cluster (MRCC) a jejich explicitně korelovaných verzí. Práce také obsahuje studii HeN2+ 2 pomocí uvedených MRCC metod. Důležitým výsledkem bylo, že Mukher- jeeova state-specific multireference coupled-cluster metoda s poruchově zahrnutými triexcitacemi Mk CCSD(Tu) dává výsledky ve velmi dobré shodě s konvenčními výpočty (CASPT2 a MRCI) za užití mnohem menšího aktivního prostoru a menších bází.
|
|
| |
|
|
Optimizing quantum simulations and the DMRG method
Brandejs, Jan ; Pittner, Jiří (vedoucí práce)
V této práci studujeme kvantové simulace na klasických počítačích z pohledu kvantové teorie informace. Zaměřujme se zejména na silně korelované mnohočásticové vlnové funkce. Ukazujeme, jak je možné pomocí ztrátové kvantové komprese zredukovat množství dat potřebných pro datovou reprezentaci stavu a zkoumáme strukturu entanglementu silně korelovaných chemických systémů. Pro tento účel popisujeme různé míry entanglementu pro metodu DMRG ( metoda Density Matrix Renormalization Group). V rámci DMRG metody implementujeme výpočet zobecnění vzájemné informace (mutual information) pro systém rozdělený na tři části. Uvádíme několik způsobů jak optimalizovat výpočet základního stavu v rámci DMRG. Teoretické závěry jsou podpořeny numerickou simulatcí molekuly diboranu, jenž vykazuje chemicky zajímavou elektronovou strukturu, jako např. 3-centrové 2-elektronové vazby. V teoretické části uvádíme do problematiky kvantové teorie informace v souvislosti s kvantově chemickými systémy, vysvětlujeme motivaci, jenž stojí za naším výběrem toho systému a prezentujeme výsledky svých vlastních výpočtů tříčásticové vzájemne informace (tripartite mutual information). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Coupled clusters tailored by matrix product state wave functions
Antalík, Andrej ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Noga, Jozef (oponent) ; Soldán, Pavel (oponent)
Ústředním problémem teorie elektronové struktury je přesný výpočet korelačních energií, který může být poněkud komplikovaný, vzhledem k odlišnému původu statické a dynam- ické korelace. V této práci představuji soubor metod kombinujících efektivitu popisu dynamické korelace pomocí teorie spřažených klastrů (CC) s metodou renormalizační grupy matice hustoty, která je vhodná zejména pro popis silně korelovaných systémů. Spojení těchto přístupů je dosaženo pomocí externě korigované CC metody (tailored CC), která má tu výhodu, že nezvyšuje výpočetní náročnost nad rámec těchto dvou přís- tupů. Metoda byla úspěšně otestována na malých molekulách a následně implementována ve výpočetně efektivnější formě založené na lokálních párových přirozených orbitalech, umožňující výpočet molekul s tisíci bázových funkcí. Pro vyhodnocení přesnosti jsme vykonali řadu testovacích výpočtů, počínaje malými, leč náročnými systémy jakými jsou molekula dusíku nebo diradikál tetramethylenethanu, až po větší molekuly jako oxo- Mn(salen) či model Fe(II)-porfyrinu. 1
|
|
|
Studium elektronových přeskoků v systému konjugovaných molekul metodami kvantové mechaniky.
Fatková, Kateřina ; Pospíšil, Miroslav (vedoucí práce) ; Pittner, Jiří (oponent)
Tato práce používá již dříve vypracovanou metodiku pro simulace all-trans- polyenů s konjugovanými dvojnými vazbami od butadienu po dokosaundekaen. Systematicky zpracovává dynamické vlastnosti, zejména střední doby života prv- ních dvou excitovaných stavů. Ukázalo se, že pro výpočty polyenů s více než 20 uhlíky, a tedy i pro většinu karotenoidů, je tato metodika stále příliš časově ná- ročná. Proto byly na modelové molekule tetradekaheptaenu studovány důsledky zmenšování aktivního prostoru, a to zejména vliv na střední doby života exci- tovaných stavů těchto molekul. Pro novou méně časově náročnou metodiku, již by bylo možné použít na simulace karotenoidů, je potřeba ještě dalších simulací. Také byla studována statická spektra těchto molekul a výsledky různých DFT a ab-initio metod byly porovnány. 1
|
|
|
Multireference coupled cluster methods with local pair natural orbital approach
Lang, Jakub ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Neogrady, Pavel (oponent) ; Musial, Monika (oponent)
Multireferenční metody spřažených klastrů (MRCC) jsou přesným nástrojem pro popis kvazidegenerovaných systémů, kde hraje důležitou roli statická korelace. Bohužel dosavadní implementace byly použitelné jen pro malé molekuly. Ale ukázalo se, že metoda doménových lokálních přirozených párových orbitalů dokáže tento problém vyřešit a je možné pomocí ní spočítat mnohem větší molekuly. Nově vyvinuté DLPNO-MkCCSD, DLPNO-TCCSD a DLPNO- MkCCSD(T) metody jsou schopné získat více než 99.7% kanonické korelační energie a popsat systémy s víc než 2000 bázovými funkcemi na jedno-jádrovém procesoru za několik hodin. Kromě toho jsme vyvinuli tailored variantu MRCC a úspěšně ji použili pro excitované stavy cyklobutadienu, kde tradiční MRCC selhává.
|
|
|
Ab initio molecular dynamics with non-adiabatic and spin-orbit effects applied to time-dependent fluorescence
Pederzoli, Marek ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Mitric, Roland (oponent) ; Gonzáles, Leticia (oponent)
Ab initio molekulová dynamika s neadiabatickými a spin-orbitálními efekty aplikovaná na časově závislou fluorescenci Marek Pederzoli1,2 1Charles University in Prague, Faculty of Science, Department of Physical and Macromolecular Chemistry, Hlavova 8, 12840 Prague 2, Czech Republic 2J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry, Czech Academy of Sciences, Dolejškova 3, 18223 Prague 8, Czech Republic Fluorescenční sondy jsou nepostradatelné pro mnoho experimentálních technik používa- ných v biochemii a mikrobiologii. Přesné simulace těchto molekul jsou z teoretického hlediska výzvou, protože mohou zahrnovat konické intersekce a mezisystémové přechody i interakce s prostředím. Tato práce je souborem publikací týkajících se vývoje, implementace a aplikace technik ab initio molekulové dynamiky s neadiabatickými a spin-orbitálními interakcemi, které jsou použitelné pro modelování fluorescenčních sond nejen v plynné fázi, ale také v komplexním prostředí biomembrán. Úvodní část se týká studia 9H-adeninu pomocí ab initio molekulové dynamiky s neadi- abatickou vazbou na TD-DFT úrovni a s použitím dvou single-referenčních metod CC2 a ADC(2). Hlavní část práce pak popisuje implementaci spin-orbitální vazby do dynamiky s využitím Tullyho...
|
|
| |
|
|
Optimizing quantum simulations and the DMRG method
Brandejs, Jan ; Pittner, Jiří (vedoucí práce) ; Zamastil, Jaroslav (oponent)
V této práci studujeme kvantové simulace na klasických počítačích z pohledu kvantové teorie informace. Zaměřujme se zejména na silně korelované mnohočásticové vlnové funkce. Ukazujeme, jak je možné pomocí ztrátové kvantové komprese zredukovat množství dat potřebných pro datovou reprezentaci stavu a zkoumáme strukturu entanglementu silně korelovaných chemických systémů. Pro tento účel popisujeme různé míry entanglementu pro metodu DMRG ( metoda Density Matrix Renormalization Group). V rámci DMRG metody implementujeme výpočet zobecnění vzájemné informace (mutual information) pro systém rozdělený na tři části. Uvádíme několik způsobů jak optimalizovat výpočet základního stavu v rámci DMRG. Teoretické závěry jsou podpořeny numerickou simulatcí molekuly diboranu, jenž vykazuje chemicky zajímavou elektronovou strukturu, jako např. 3-centrové 2-elektronové vazby. V teoretické části uvádíme do problematiky kvantové teorie informace v souvislosti s kvantově chemickými systémy, vysvětlujeme motivaci, jenž stojí za naším výběrem toho systému a prezentujeme výsledky svých vlastních výpočtů tříčásticové vzájemne informace (tripartite mutual information). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
host ::
RSS.